Submitted by andreia archangelo (andreia.archangelo@gmail.com) on 2017-02-08T20:21:11Z No. of bitstreams: 1 BAMBU E CASCA DE ARROZ V.13.pdf: 4832534 bytes, checksum: 1d01860217fb88289bb6cf158ea54bfa (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-14T12:15:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 archangelo_a_me_bauru.pdf: 4832534 bytes, checksum: 1d01860217fb88289bb6cf158ea54bfa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T12:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 archangelo_a_me_bauru.pdf: 4832534 bytes, checksum: 1d01860217fb88289bb6cf158ea54bfa (MD5) Previous issue date: 2016-12-20 / A produção de painéis de madeiras e outros materiais lignocelulósicos como o bambu, casca de arroz, casca de amendoim, casca de café, bagaço de cana de açúcar, entre outros, vem crescendo nos últimos anos na busca de um aproveitamento para esses resíduos agroindustrial. Este trabalho tem como objetivo, determinar as características físicas e mecânicas dos painéis de partículas aglomeradas homogêneas, produzidos com bambu da espécie Dendrocalamus Giganteus e a adição de casca de arroz, para aplicação em construção civil e na indústria moveleira, comparando os resultados obtidos com outros autores. Portanto, foram produzidos painéis com particulas aglomeradas em quatro traços conforme a norma brasileira NBR 14810-2 (2013), determinou-se os valores de inchamento em espessura 24h, absorção de água 24h, umidade, densidade, resistência a flexão (MOR e MOE), tração perpendicular e arranchamento de parafusos (topo e face). A densidade alvo dos painéis foi de 850 Kg/m3 considerados painéis de alta densidade. O adesivo utilizado foi poliuretano a base de óleo de mamona, na proporção de uma parte de poliol uma parte de pré polímero totalizando em 12% da massa. Os resultados obtidos, indicaram que os traços contendo bambu e casca de arroz, apresentaram resultados satisfatórios quando comparados à norma, e em alguns casos, com índices superiores aos determinados pela NBR 14810-2(2013), e por resultados comparado a outros autores como pesquisa semelhantes. Os resultados apresentados nesta pesquisa, do material ensaiado apresenta bom potencial para a fabricação de painéis de particulas, com aplicabilidade em condições secas, conforme a norma, com oportunidade para novos estudos de pesquisa. / The production of panels of wood and other lignocellulosic materials as bamboo, rice husks, peanut shells, coffee pods, sugar cane bagasse, among others, has been growing in recent years in search of a harnessing for industrial waste. This work aims to determine the physical and mechanical characteristics of sintered particles homogeneous panels, produced with Dendrocalamus Giganteus bamboo species and the addition of rice husk, for use in civil construction and in furniture industry, comparing the results obtained by other authors. Therefore, panels were produced with agglomerated particles in four strokes as the brazilian standard NBR 14810-2 (2013), it was determined the values of swelling in thickness, 12:00 am 12:00 am water absorption, moisture, density, resistance to flexion (MOR and MOE), perpendicular traction and arranchamento of screws (top and side). The target density of the panels was 850 Kg/m3 high density panels considered. The adhesive used was oil-based polyurethane of mamona, in the proportion of one part of a prerequisite part polymer polyol totaling in 12% of the mass. The results obtained indicated that traces containing bamboo and rice husk, presented satisfactory results when compared to standard, and in some cases, with indexes higher than those determined by the NBR 14810-2 (2013), and results compared to other authors such as similar research. The results presented in this research, the material tested presents good potential for the manufacture of particle panels, with applicability in dry conditions, as the norm, with opportunity for new research studies.

Orientador: Jorge Luís Akasaki / Banca: Marco Antonio Morais Alcantara / Banca: Geraldo Cechella Isaia / Resumo: Em conseqüência às inúmeras vantagens intrínsecas dos concretos de alto desempenho, sejam relacionadas à performance mecânica ou de durabilidade, se faz constante no cenário mundial a expansão de suas aplicações. Contudo os concretos de alto desempenho apresentam comportamento de ruptura frágil, característica destoante dos demais materiais usualmente empregados na concepção de estruturas, os quais por serem dúcteis propiciam maior capacidade de redistribuição de esforços aos elementos estruturais. Neste enfoque aborda-se a investigação do concreto de alto desempenho com adição de resíduos de borracha de pneu, sendo que, dentre as mais variadas aplicações bem sucedidas dos resíduos de borracha de pneu ressalta-se sua adição em cimentos asfálticos, no intuito do aumento da resistência à temperatura e a esforços mecânicos, e também em concretos convencionais de cimento Portland, visando por exemplo majorar a tenacidade. Com a utilização desses resíduos de borracha de pneu ocorre ainda notável contribuição ao desenvolvimento sustentável e ao meio ambiente, uma vez que em todo o mundo existe uma grande problemática ligada ao acúmulo pneus inservíveis. Assim no intuito de substanciar a performance do concreto de alto desempenho com adição de resíduos de borracha de pneu obtido, cabe destacar alguns números: resistência à compressão superior a 70MPa, aos 28 dias de idade; módulo de elasticidade acima dos 50GPa, aos 91 dias; maior tenacidade em relação ao CAD; sua resistência ao impacto foi superior de 11% a até 26% a do CAD; possui absorção de água por imersão menor que 1%, aos 28 dias; resistência à tração equivalente a até 12,6% da sua resistência à compressão e ainda demonstrou maior resistência à abrasão do que um concreto de alta resistência, com resistência à compressão equivalente. / Abstract: Innumerable advantages of high performance concrete, being related to the mechanics or durability performance, it makes world-wide expansion scene of its application. However, fragile rupture behavior is presented on high performance concrete, different characteristic of usual material used into the structure conception, which being ductile, it propitiates higher redistribution capacity efforts of structural elements. In this way it is approached the high performance concrete inquiry the tire rubber scrap addition, being the most varied successful tire rubber scrap application, standing out its addition in asphalt cements, aiming the resistance increasing to temperature and mechanical strength, and also to conventional Portland cement concrete, reaching better tenacity. The tire rubber scrap using occurs sustainable development and also to the environment, there are a great problematic on idle tire accumulation. Intentioning to substantiate the presentation of high performance concrete with tire rubber scraps addition obtained, some numbers can be highlighted: compressive strength higher than 70MPa, age of 28 days; modulus of elasticity above 50GPa, to 91 days; greater tenacity in relation to the HPC; its impact resistance was superior of 11% up to 26% of the HPC; occurs water absorption for lesser than 1%, to the 28 days; tensile splitting strength equivalent up to 12,6% of its compressive strength and still demonstrated to greater resistance to the abrasion of that a high strength concrete, with the same compressive strength. / Mestre

<p>This dissertation shows how to use Constructal theory in order to design vascular structures with high cooling performance and mechanical strength. The vascular structures consist of grid, tree and hybrid (grid + tree) designs. The four chapters show how the cooling performance and mechanical strength can be increased by varying the vascular structure embedded in a plate for different models and boundary conditions. Chapter 2 shows that the fastest spreading or collecting flow (i.e. the steepest S curve) is discovered by allowing the tree architecture to morph freely. The angles between the lines of the invading tree architecture can be morphed (changed, selected) such that the overall flow proceeds along the fastest route, covering the greatest territory at any moment. Chapter 3 shows development of vascular designs that provide cooling and mechanical strength at the same time. This concept is illustrated with a circular plate vascularized with embedded channels. Chapter 4 shows how vascular design controls the cooling and mechanical performance of a solid slab heated uniformly and loaded with uniform pressure. Chapter 5 shows that a plate heated by a randomly moving beam can be cooled effectively by fluid that flows through a vasculature of channels embedded in the plate. In sum, constructal design governs the evolution of flow structures that offer flow access and mechanical strength at the same time.</p> / Dissertation

A reciclagem é uma alternativa para o emprego dos resíduos plásticos; diminuindo custos e preservando recursos naturais não renováveis. O setor da construção civil tem absorvido parte destes rejeitos, tornando-os subprodutos importantes, os quais podem ter desempenho tão satisfatório quanto os produtos já existentes, além de ecologicamente corretos. Esse trabalho aponta uma nova utilização destes resíduos, propondo a substituição parcial da areia natural por PET e PP (ambos pós-consumo) na forma de flocos em diversas formulações, objetivando a produção de concreto estrutural com agregados leves para a aplicação na construção civil. A pesquisa foi dividida em duas etapas: na primeira foi avaliado o teor adequado (em volume) em diferentes tempos de cura para cada polímero de maneira a garantir um bom desempenho mecânico em termos de resistência à compressão. Nesta etapa, o teor analisado que garantiu o melhor resultado foi o de10% tanto para o PET como para o PP. Na segunda etapa este teor foi utilizado para verificar a influência da adição destes resíduos no desempenho mecânico e na durabilidade do concreto para 28 e 90 dias de cura. Foram realizados ensaios de caracterização mecânica, física, química, térmica e morfológica das amostras com e sem adição dos flocos poliméricos. Os resultados da primeira etapa da pesquisa mostraram que o teor máximo com melhor desempenho mecânico foi de 10% v/v. Na segunda etapa, houve um pequeno decréscimo na resistência à compressão axial nas amostras com polímeros quando comparada à referência. Amostras com flocos de PET obtiveram menor teor de vazios e, portanto, menor absorção de água quando comparadas às amostras com PP, indicando uma possível melhor interação do PET com a matriz cimentícia. Para as amostras com PP, houve um maior teor de vazios e maior absorção de água quando comparados às amostras referência e com adição de PET. Entretanto, o PP agiu como excelente barreira à penetração dos íons cloretos, reduzindo a porcentagem de carga passante em comparação ao concreto com PET e referência, o que pode ser considerado como um resultado promissor ao se considerar seu uso (PP) como possível substituto da areia. / Recycling is an alternative to the use of plastic residues, thus contributing to the reduction of costs and preserving non-renewable natural resources. The construction sector has absorbed part of these residues, by transforming them into important by-products, which can have similar performance as the existing products and can also be considered as an environmentally friendly product. This study focus on the use to these residues to partially replace natural sand by PET and PP (both post-consumer) flakes in different contents (by volume), aiming to produce structural concrete with lightweight aggregate for civil construction use. The study was divided into two stages: in the first stage the ideal polymer content was evaluated at different curing ages in terms of compressive strength. In this this stage, the ideal polymer content that provided the best result was 10% for both PET and PP. In the second stage, this ideal polymer content was used to verify the influence of the use of these residues on the mechanical performance and durability of concrete for 28 and 90 days of curing. Mechanical characterization tests were performed, followed by physical, chemical, thermal and morphological characterization of specimens with and without the addition of polymer flakes. In the first stage of the research, it was observed a reduction in the compressive strength as the polymer content increases, except for the 10% content, which did not show major differences compared to the reference mix. In the second stage, it was observed a small decrease in the mechanical behaviour for the samples with polymer addition compared to the reference mix. In terms of durability, the specimens with PET addition presented lower void content and lower water absorption when compared to PP, which may indicate an improved interaction of PET flakes to the cementitious matrix. The specimens with PP presented higher void content and water absorption when compared to PET and reference mixes. However, the addition of PP seems to have acted as a barrier to the penetration of chloride ions, reducing the percentage of passing load compared to PET and reference mixes, which leads to the fact that this polymer (PP) may be a good option as sand replacement in structural concrete.

A lenha é o principal combustível utilizado por diversos setores econômicos do estado e do país, gerando grande quantidade de cinza, sendo a maior parte descartada sem um mínimo controle, com risco de contaminação do solo e lençol freático, e parte dispersa na atmosfera poluindo o ar. Este trabalho teve por objetivo iniciar os estudos da viabilidade de utilização da cinza coletada em filtro multiciclone pela combustão de lenha de eucalipto em caldeira fumotubular para produção de vapor, visando sua incorporação ao concreto. O estudo compreendeu três fases experimentais. Na primeira foi realizada a caracterização da cinza através de ensaios químico, físico, mineralógico, microestrutural e impacto ambiental, concluindo-se que o resíduo indicava seu uso no concreto como fíler. Realizou-se um estudo estatístico com o teor de CaO e o diâmetro médio, concluindo-se que estas variáveis ocorrem de forma estável ao longo do processo de produção. Numa segunda fase estudou-se os efeitos da adição da cinza em teores de adição de 0%, 15%, 30% e 45% nos ensaios de temperatura de hidratação do cimento em pastas e nos ensaios de resistência à compressão e absorção por capilaridade e aspecto econômico em concretos com valores de m de 6,0, 7,5 e 9,0. Pela avaliação dos resultados o teor de adição de 15% e m=7,5 se apresentaram como os que melhor otimizaram as propriedades estudadas nas pastas e concretos ensaiados. Numa fase final realizou-se ensaios complementares em pastas, argamassas e concretos com teor de adição de 15% de cinza e m=7,5. Os resultados mostraram que a cinza de lenha de eucalipto pode ser utilizada como adição ao concreto, com efeito predominante de fíler, em percentual de 15%, trazendo benefícios econômicos, técnicos e ambientais. / Firewood is the main fuel used by various economic sectors of the state and the country, generating large amounts of ash, with most being discarded without a minimum control with risk of contamination of soil and groundwater, and partly dispersed in the atmosphere polluting the air. This study aimed to initiate studies of the feasibility of using the ash collected in the filter multicyclone wood-burning eucalyptus fumotubular boiler to produce steam, for their incorporation into the concrete. The study involved three phases. On the first characterization was carried out by testing the ash chemical, physical, mineralogical, microstructural and environmental impact, concluding that the residue indicated its use as filler in concrete. We performed a statistical analysis with the CaO content and the average diameter, ending up those variables that occur in a stable manner over manufacturing process. A second step we studied the effects of adding the ash levels of addition of 0%, 15%, 30% and 45% in the assays temperature of hydration of the cement pastes and the resistance of the compression and absorption by capillarity and in economics with specific values of m of 6,0, 7,5 and 9,0. For the evaluation of the results the addition content of 15% and m = 7,5 are presented as ones that best optimized properties studied in specific folders and tested. In a final stage took place in testing pastes, mortars and concretes with addition content of 15% ash and m = 7,5. The results showed that ash firewood eucalyptus can be used as an addition to concrete, with predominant effect of fillers, a percentage of 15%, bringing economic, technical and environmental.

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-04-20T17:56:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL.pdf: 3035437 bytes, checksum: f52392fee9c0e0970b2d3b7152a93f87 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-05-11T16:21:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL.pdf: 3035437 bytes, checksum: f52392fee9c0e0970b2d3b7152a93f87 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-11T16:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL.pdf: 3035437 bytes, checksum: f52392fee9c0e0970b2d3b7152a93f87 (MD5) / CAPES / Compósitos de polipropileno reforçados com fibras naturais são uma importante alternativa considerando-se aspectos como sustentabilidade, reciclabilidade, abundância e baixo custo, se comparadas às fibras sintéticas. Este trabalho foi realizado com o objetivo de incentivar o uso de materiais reciclados, tendo no resultado final um produto ainda mais ecológico e rentável, através da associação do polipropileno reciclado e das fibras naturais. Foram investigadas as propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas de compósitos de polipropileno reciclado e virgem, reforçados com até 40% em massa de fibras de celulose tratadas pelo método alcalino, branqueadas (FB), sem branqueamento (FNB) e tratadas com o tensoativo catiônico brometo de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), (FCTAB), com concentração de 0,01 mol/L. Para obtenção dos dados, foram utilizadas as técnicas de Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Os resultados mostraram que, compósitos de polipropileno reciclado, com as fibras branqueadas e não-branqueadas, possuem módulo de armazenamento (E’), inferior, quando comparados aos compósitos preparados com o PP virgem, no entanto com valores bem próximos. Essa redução para os compósitos com FNB foi de 577 MPa, para os compósitos com FB de 567 MPa e para os compósitos com FCTAB, ocorreu um aumento de 256 MPa. Houve uma redução do grau de cristalinidade (χc), de todos os compósitos produzidos. Já sobre a temperatura de cristalização, a inserção de fibras acarretou na diminuição de em média 3°C nas amostras com matriz reciclada e um aumento de em média 8°C, para as amostras com matriz virgem. Ocorreu um pequeno aumento na temperatura de fusão cristalina (Tm), com a inserção de fibras para os compósitos com as duas matrizes e uma redução em torno de 6°C na temperatura de transição vítrea (Tg) para os compósitos com FCTAB, e em torno de 3°C para os com FNB e FB. / Polypropylene composites reinforced with natural fibers are an important alternative considering aspects such as sustainability, recyclability, abundance and low cost, compared to synthetic fibers. This work was carried out in order to encourage the use of recycled materials, and the end result is a product even greener and profitable, through the association of recycled polypropylene and natural fibers. Thermal, mechanical and morphological composite recycled and virgin polypropylene were investigated, reinforced with up to 40% by weight of pulp fibers treated by alkaline method, bleached (FB) without bleaching (FNB) and treated with cationic surfactant bromide hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) (FCTAB) with concentration of 0.01 mol / L. To obtain the data, we used the techniques of Dynamic-Mechanical Thermal Analysis (DMTA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM) and nuclear magnetic resonance (NMR). The results showed that recycled polypropylene composites with non-bleached and bleached fibers have a storage modulus (E '), lower compared to composites prepared with virgin PP, but with very close values. This reduction for composites FNB was 577 MPa for the composites FB 567 MPa and the composites FCTAB, an increase of 256 MPa. There was a reduction in the degree of crystallinity (χc) of the generated composite. Already on the crystallization temperature, the fiber insertion resulted in decreased an average of 3° C in samples with recycled mother and an increase of an average 8 ° C for the samples with virgin matrix. There was a small increase in the crystalline melting temperature (Tm), with the insertion of fibers for composites with two arrays and a decrease of about 6°C in glass transition temperature (Tg) for composites FCTAB, and around 3°C for at FNB and FB.

Na Odontologia, ao se confeccionar peças restauradoras dentárias, pela técnica indireta, o processo mais rotineiramente empregado utiliza um modelo de gesso, obtido a partir de um molde de elastômero, tomado de um dente preparado. Vários fatores podem influenciar na boa precisão de ajustes destas peças como o escoamento do material de vazamento dentro da moldagem, a compatibilidade do material de vazamento com o da moldagem, o tempo de presa, a estabilidade dimensional, a resistência mecânica do material quando da separação moldagem/modelo, a resistência a abrasão e a fidelidade de reprodução de detalhes. Materiais foram introduzidos na odontologia para utilização na confecção de troquéis no intuito de minimizar as desvantagens do gesso, como baixa resistência a abrasão e ligeira expansão de presa. Dentre eles os troquéis metalizados e as resinas epóxicas, que tem vantagens em relação às propriedades mecânicas, porém o primeiro exige técnica demorada e de alto custo e o segundo apresenta contração. O presente trabalho se propõe a testar uma nova composição de poliéster insaturado com estireno adicionado ao carbonato de cálcio em diferentes proporções (10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70%) e compará-la ao gesso tipo IV e a resina epoxídica com óxido de alumínio, através de ensaios mecânicos, de abrasão e de alteração dimensional, para avaliar a possibilidade de sua utilização como material de confecção de troquéis para a construção de restaurações indiretas. Para caracterização dos materiais foram feitas análises de espectrometria no infravermelho, Calorimetria de varredura diferencial, termogravimétrica e Microscopia eletrônica de varredura. O compósito a base de poliéster insaturado com 50% de carbonato de cálcio se mostrou viável para utilização como material para troquel. Quando comparado aos materiais de controle mostrou propriedades mecânicas próximas as da resina epoxídica e bem superiores ao gesso, resistência a abrasão superior ao gesso e inferior a resina epoxídica e alteração dimensional próxima a resina epoxídica e maior ao gesso. Sendo a formulação do poliéster/carbonato de cálcio apenas constituída de polímero, catalisador e carga, é possível melhorar a formulação modificando a carga e/ou acrescentando aditivos visando minimizar a contração de polimerização. / In dentistry, the most commonly used procedure to manufacture indirect dental restorations uses a cast of type IV stone. This cast is made from an elastomeric impression of a prepared tooth. Many factors may influence the accuracy of adaptation of these restorations, such as the flow of the pouring material into the mold, the compatibility between the pouring and the impression materials, the setting time, the dimensional stability, the mechanical strength of the material during the mold / cast separation, the abrasion resistance and fidelity to reproduce details. Materials were introduced for preparing dies in order to minimize the disadvantages of the stone, such as its low resistance to abrasion and slight expansion of setting. These materials include metal-plated dies and epoxy resins, which have advantages concerning mechanical properties. However, the first one has a time-consuming technique and requires high costs while the second material shows shrinkage. This study tested a new composition of unsaturated polyester with styrene added to calcium carbonate in different proportions (10, 20, 30, 40, 50, 60 and 70%) and compared it to the type IV stone and to the epoxy resin with aluminum oxide. This comparison was made by mechanical, abrasion and dimensional changes tests in order to evaluate the possibility of using it as material for dies in the process of construction of indirect restorations. The materials were characterized using the analysis of the infrared spectrometry, differential scanning calorimetry, thermogravimetric and scanning electron microscopy. The composite based on unsaturated polyester with 50% calcium carbonate (P5) was considered viable as material for dies. When it was compared to the control materials the following results were found: a) the mechanical properties of P5 are similar to those ones of the epoxy resin and well above the stone ones; b) the abrasion resistance of this new material is lower in relation to the epoxy resin, but higher than the stone one; c) the values for dimensional changes were similar to the epoxy resin ones and superior to those ones found in stone. As the formulation of polyester / calcium carbonate only consists of a polymer, a catalyst and filler particles, it is possible to improve its composition by modifying the filler particles and / or adding additives to minimize the shrinkage of polymerization.

A lenha é o principal combustível utilizado por diversos setores econômicos do estado e do país, gerando grande quantidade de cinza, sendo a maior parte descartada sem um mínimo controle, com risco de contaminação do solo e lençol freático, e parte dispersa na atmosfera poluindo o ar. Este trabalho teve por objetivo iniciar os estudos da viabilidade de utilização da cinza coletada em filtro multiciclone pela combustão de lenha de eucalipto em caldeira fumotubular para produção de vapor, visando sua incorporação ao concreto. O estudo compreendeu três fases experimentais. Na primeira foi realizada a caracterização da cinza através de ensaios químico, físico, mineralógico, microestrutural e impacto ambiental, concluindo-se que o resíduo indicava seu uso no concreto como fíler. Realizou-se um estudo estatístico com o teor de CaO e o diâmetro médio, concluindo-se que estas variáveis ocorrem de forma estável ao longo do processo de produção. Numa segunda fase estudou-se os efeitos da adição da cinza em teores de adição de 0%, 15%, 30% e 45% nos ensaios de temperatura de hidratação do cimento em pastas e nos ensaios de resistência à compressão e absorção por capilaridade e aspecto econômico em concretos com valores de m de 6,0, 7,5 e 9,0. Pela avaliação dos resultados o teor de adição de 15% e m=7,5 se apresentaram como os que melhor otimizaram as propriedades estudadas nas pastas e concretos ensaiados. Numa fase final realizou-se ensaios complementares em pastas, argamassas e concretos com teor de adição de 15% de cinza e m=7,5. Os resultados mostraram que a cinza de lenha de eucalipto pode ser utilizada como adição ao concreto, com efeito predominante de fíler, em percentual de 15%, trazendo benefícios econômicos, técnicos e ambientais. / Firewood is the main fuel used by various economic sectors of the state and the country, generating large amounts of ash, with most being discarded without a minimum control with risk of contamination of soil and groundwater, and partly dispersed in the atmosphere polluting the air. This study aimed to initiate studies of the feasibility of using the ash collected in the filter multicyclone wood-burning eucalyptus fumotubular boiler to produce steam, for their incorporation into the concrete. The study involved three phases. On the first characterization was carried out by testing the ash chemical, physical, mineralogical, microstructural and environmental impact, concluding that the residue indicated its use as filler in concrete. We performed a statistical analysis with the CaO content and the average diameter, ending up those variables that occur in a stable manner over manufacturing process. A second step we studied the effects of adding the ash levels of addition of 0%, 15%, 30% and 45% in the assays temperature of hydration of the cement pastes and the resistance of the compression and absorption by capillarity and in economics with specific values of m of 6,0, 7,5 and 9,0. For the evaluation of the results the addition content of 15% and m = 7,5 are presented as ones that best optimized properties studied in specific folders and tested. In a final stage took place in testing pastes, mortars and concretes with addition content of 15% ash and m = 7,5. The results showed that ash firewood eucalyptus can be used as an addition to concrete, with predominant effect of fillers, a percentage of 15%, bringing economic, technical and environmental.

A reciclagem é uma alternativa para o emprego dos resíduos plásticos; diminuindo custos e preservando recursos naturais não renováveis. O setor da construção civil tem absorvido parte destes rejeitos, tornando-os subprodutos importantes, os quais podem ter desempenho tão satisfatório quanto os produtos já existentes, além de ecologicamente corretos. Esse trabalho aponta uma nova utilização destes resíduos, propondo a substituição parcial da areia natural por PET e PP (ambos pós-consumo) na forma de flocos em diversas formulações, objetivando a produção de concreto estrutural com agregados leves para a aplicação na construção civil. A pesquisa foi dividida em duas etapas: na primeira foi avaliado o teor adequado (em volume) em diferentes tempos de cura para cada polímero de maneira a garantir um bom desempenho mecânico em termos de resistência à compressão. Nesta etapa, o teor analisado que garantiu o melhor resultado foi o de10% tanto para o PET como para o PP. Na segunda etapa este teor foi utilizado para verificar a influência da adição destes resíduos no desempenho mecânico e na durabilidade do concreto para 28 e 90 dias de cura. Foram realizados ensaios de caracterização mecânica, física, química, térmica e morfológica das amostras com e sem adição dos flocos poliméricos. Os resultados da primeira etapa da pesquisa mostraram que o teor máximo com melhor desempenho mecânico foi de 10% v/v. Na segunda etapa, houve um pequeno decréscimo na resistência à compressão axial nas amostras com polímeros quando comparada à referência. Amostras com flocos de PET obtiveram menor teor de vazios e, portanto, menor absorção de água quando comparadas às amostras com PP, indicando uma possível melhor interação do PET com a matriz cimentícia. Para as amostras com PP, houve um maior teor de vazios e maior absorção de água quando comparados às amostras referência e com adição de PET. Entretanto, o PP agiu como excelente barreira à penetração dos íons cloretos, reduzindo a porcentagem de carga passante em comparação ao concreto com PET e referência, o que pode ser considerado como um resultado promissor ao se considerar seu uso (PP) como possível substituto da areia. / Recycling is an alternative to the use of plastic residues, thus contributing to the reduction of costs and preserving non-renewable natural resources. The construction sector has absorbed part of these residues, by transforming them into important by-products, which can have similar performance as the existing products and can also be considered as an environmentally friendly product. This study focus on the use to these residues to partially replace natural sand by PET and PP (both post-consumer) flakes in different contents (by volume), aiming to produce structural concrete with lightweight aggregate for civil construction use. The study was divided into two stages: in the first stage the ideal polymer content was evaluated at different curing ages in terms of compressive strength. In this this stage, the ideal polymer content that provided the best result was 10% for both PET and PP. In the second stage, this ideal polymer content was used to verify the influence of the use of these residues on the mechanical performance and durability of concrete for 28 and 90 days of curing. Mechanical characterization tests were performed, followed by physical, chemical, thermal and morphological characterization of specimens with and without the addition of polymer flakes. In the first stage of the research, it was observed a reduction in the compressive strength as the polymer content increases, except for the 10% content, which did not show major differences compared to the reference mix. In the second stage, it was observed a small decrease in the mechanical behaviour for the samples with polymer addition compared to the reference mix. In terms of durability, the specimens with PET addition presented lower void content and lower water absorption when compared to PP, which may indicate an improved interaction of PET flakes to the cementitious matrix. The specimens with PP presented higher void content and water absorption when compared to PET and reference mixes. However, the addition of PP seems to have acted as a barrier to the penetration of chloride ions, reducing the percentage of passing load compared to PET and reference mixes, which leads to the fact that this polymer (PP) may be a good option as sand replacement in structural concrete.

A engenharia de materiais proporcionou os avanços mais notórios sobre o desempenho mecânico dos materiais cimentícios nas últimas décadas, ora por meio das técnicas de conformação, ora pelo projeto da microestrutura. Com isso, demonstrou-se ser falsa a idéia de que baixas resistências mecânicas seriam inerentes aos materiais cimentícios, mas, ao mesmo tempo, o restrito advento desses novos materiais aos setores de maior demanda os relegou à condição de alternativos apenas. O fato de cada tonelada de cimento Portland gerar outra tonelada de gases do efeito estufa indica que o quadro anterior precisa ser revisto. É por isso que uma das principais contribuições desse trabalho foi desenvolver a conformação por técnicas altamente produtivas e capazes de propiciar excelente desempenho mecânico, além da durabilidade, aos materiais cimentícios. A concepção e a construção de uma linha de prensagem por rolos foi o primeiro passo para que as placas cimentícias com resistência à compressão superior à 200MPa e reprodutibilidade compatível à das cerâmicas técnicas fossem obtidas de modo eficaz. Por sua vez, a extrusão, uma técnica capaz de produzir perfis com geometrias complexas e em grande quantidade, também foi bem adaptada aos materiais cimentícios, com excelente reprodutibilidade e resistência à flexão superior à 20MPa. Em ambas, prensagem e extrusão, o domínio da técnica nos permitiu obter componentes cimentícios cujas resistências mecânicas não sofrem influências de quaisquer que sejam os ambientes ao quais são expostos. A isso atribuímos o mais amplo conceito de durabilidade para um material cuja utilização depende da resistência mecânica ao longo de sua vida útil. Ainda, um método inovador para a durabilidade desses materiais foi desenvolvido neste trabalho: trata-se de sua impregnação por TEOS, um precursor de sílica molecular que reage com o hidróxido de cálcio para selar os poros pelos quais penetrou. Em números, significa a possibilidade de reduzir a porosidade dos corpos à base de cimento Portland para valores inferiores a 1% em volume, ao que se associa à concomitante redução de uma ordem de grandeza no coeficiente de difusão do íon cloro. Em resumo, os resultados que serão apresentados estão em ressonância com os mais rigorosos critérios de sustentabilidade num setor que urge por melhores perspectivas para o definitivo ingresso na era da industrialização: a construção civil. Porém, a maior virtude deste trabalho é não apenas aprimorar as etapas da engenharia dos materiais cimentícios, mas também aplicar a ciência para o entendimento da origem de sua resistência mecânica. De acordo com nossas comprovações experimentais, a resistência mecânica desses materiais é governada pelas moléculas de água confinadas em películas nanométricas entre as fases que se hidratam do cimento Portland. Essas moléculas de água se comportam como uma fase vítrea e, por sua vez, promovem adesão às superfícies que a confinam. Essa é também uma contribuição deste trabalho para tornar viável a nanotecnologia desses materiais por intermédio de um tema até então inexplorado: a adesão por água confinada. Acreditamos também que o grau de inovação sobre esse tema poderá extrapolar o material em si, visto que a vida como conhecemos é uma conseqüência direta das intrigantes propriedades da água e suas ligações hidrogênio. / The materials engineering afforded the most paramount known advances on the mechanical performance of cementitious materials in the last decades, through either casting techniques or microstructure design. Therewith, it was demonstrated to be false the idea that low mechanical strengths should be inherent to cement-based materials, but, at the same time, the limited ingress of these new materials to fields of great demands relegated them to the condition of merely alternative. The fact that each ton of Portland cement does create another ton of gases related to global warming indicates that the former situation needs to be reviewed. That is why one of the main contributions of this work was to improve casting techniques to render massive production and excellent mechanical performance, in addition to durability, for the cementitious materials. The concept and the construction of a roll compaction equipment were the first step to the cost-effective production of cementitious plates with compressive strength in excess of 200MPa, in addition to a reproducibility inasmuch as that of a technical ceramic. In the same way, the extrusion, a technique able to largely produce components of complex geometries, was also well adapted to cement-based materials which, again, showed excellent reproducibility and bending strength of more than 20MPa. In both, pressing and extrusion techniques, the control of processing steps was enough to get cement-based products whose mechanical strength barely changes, even after exposure to deleterious environments. Hereby, we attribute the widest concept of durability to a material which depends on the mechanical strength throughout its service life. Anyway, we also developed an innovative method to improve the durability of these materials along this work: TEOS impregnation. TEOS is a molecular precursor of silica which reacts with calcium hydroxide to seal the cementitious pores wherefrom it penetrated. Quantitatively, the porosity of Portland cement-based products dropped down to values around 1% in volume, what is related to concomitant reduction of chlorine ion diffusion coefficient of an order of magnitude. In summary, the results that will be demonstrated in the following chapters are in resonance with the most rigorous rules for sustainability, precisely in a field where such an initiative is welcome to help encouraging its industrialization: the building construction. However, it seems that the biggest virtue of this work is not only the improvements for cementitious materials engineering, but also to apply the science for the understanding of the origin of their mechanical strength. According to our experimental evidences, the mechanical strength of these materials is ruled by water molecules which are confined in nanometric layers between the hydrating phases of Portland cement. These water nanolayers behave themselves as glassy phase and, in their turn, promote adhesion to the surfaces which confine them. To the best of our knowledge, this work is one of the most promising contributions to become possible the nanotechnology of these materials, through a subject up to that time unexplored: the adhesion by confined water. Hence, it is likely that the innovation about this subject could exceed the material itself, once life as we know owes its peculiarities to the intrigant properties of water and to their hydrogen bonding.